德士古水煤浆气化、Shell气化和GSP气化工艺对比

第37卷第6期当代化工Vol37. No 6008年12月Contemporary Chemical IndustryDecember, 2008德士古水煤浆气化、She‖气化和GSP气化工艺对比谢书胜,邹佩良,史瑾燕(兖矿集团煤化分公司,山东邹城273500)摘要:对德士古水煤浆气化工艺、She气化工艺和GSP气化工艺反应原理、工艺流程、工艺技术及工艺指标进行了对比,在生产过程中各有利弊。煤化工企业可根据各自的特点选择不同的适合企业自身发展的煤气化工艺。关键词:煤气化;德士古气化;She气化;GSP气化中图分类号:TQ5462文献标识码:A文章编号:1671-0460(2008)06-06603煤炭是我国的基础能源和重要原料,在国民烧反应为主;在氧气反应完后进入到气化反应阶经济和社会发展中具有重要的战略地位。煤气化段,最终形成以CO、H2为主的煤气离开气化炉。技术是煤炭清洁转化的核心技术之一,是发展煤13GSP气化反应原理基化学品(氨、甲醇、二甲醚等)煤基液体燃料、GSP连续气化炉是在高温加压条件下进行先进的IGCC发电、多联产系统、制氢、燃料电池的,属气流床反应器,几根煤粉输送管均布进入等过程工业的基础,是这些行业的共性技术、关最外环隙,并在通道内盘旋,使煤粉旋转喷出。给键技术和龙头技术。煤管线末端与喷嘴顶端相切,在喷嘴外形成一个1反应原理相当均匀的煤粉层,与气化介质混合后在气化室中进行气化,反应完后最终形成以CO、H2为主11德士古水煤浆气化反应原理的煤气进入激冷室德士古水煤浆加压气化炉是两相并流型气以上3种气化炉其反应原理基本相同,其反化炉,氧气和煤浆通过特制的工艺喷嘴混合后喷应均为不完全氧化还原反应生成粗合成气。不同人气化炉,在炉内水煤浆和氧气发生不完全氧化之处是前者采用的是水煤浆气化,而后两者采用还原反应产生水煤气,其反应释放的能量可维持干煤粉气化。气化炉在煤灰熔点温度以上反应以满足液态排渣的需要2工艺流程12She煤气化反应原理21德士古水煤浆气化炉工艺流程Shel煤气化在高温加压条件下进行,属气将原料煤、水及添加剂等送入磨机磨成水煤流床反应器,煤粉、氧气及蒸汽并流进入气化炉,浆(出磨机水煤浆浓度为65%),由高压煤浆泵在极为短暂的时间内完成升温、挥发份脱除、裂送入气化炉喷嘴。来自空分的氧气经氧气缓冲罐解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。由于稳压后进入烧嘴。送入炉内的水煤浆和氧气在高气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,以燃温加压后发生部分氧化反应,气化炉膛内温度中国煤化工·收稿日期:2008-作者简介:谢书胜(1963—),男,山东烟台人,副教授级高工,主要从事煤CNMHG电话:0632-2368588, E-mail: chirelion@163com2008年12月谢书胜,等:德士古水煤浆气化She气化和GSP气化工艺对比1350~1400℃离开气化炉的粗合成气和熔渣进捞渣机运走,捞渣池的灰水送至闪蒸槽及汽提塔入激冷室粗合成气经第一次洗涤并被水淬冷后,一并处理。锁斗内的灰水经锁斗循环泵升压并冷温度降低被水蒸汽饱和后出气化炉;气体经文丘却后返回气化炉底部激冷室里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。2.3GSP气化炉工艺流程气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴将预处理好的原料煤在磨煤机内磨碎到适后被分离出来,在渣收集阶段排入渣斗,定时排于气化的粒度(对不同煤种有不同的要求)并进人渣池,由捞渣机捞出后装车外运。行干燥。用输送气(N2或CO2)从加料斗中将干渣收集阶段渣斗上部的黑水一部分用锁斗煤粉送到气化炉的组合喷嘴中。循环泵抽出循环回气化炉,用于冲气化炉激冷室加压干煤粉,氧气及少量蒸汽通过组合喷嘴的渣。进入到气化炉中。气化炉的操作压力为25~来自灰水处理工段的灰水进入碳洗塔,碳洗40MPa。根据煤粉的灰熔特性,气化操作温度控塔中部排出的较清洁的灰水用灰水循环泵加压制在1350~1750℃。高温气体与液态渣一起离后分别送文丘里洗涤器及气化炉激冷环,用于洗开气化室向下流动直接进入激冷室,被喷射的高涤粗合成气。压激冷水冷却,液态渣在激冷室底部水浴中成为气化炉、碳洗塔等排出的黑水经四级闪蒸后颗粒状,定期的从排渣锁斗中排入渣池,并通过送往澄清槽进行处理。捞渣机装车运出。从激冷室出来的达到饱和的粗2.2She气化炉工艺流程合成气经两级文氏管洗涤后,使含尘量达到要求原料煤在磨煤机中被磨成煤粉(90%小于后送出界区。100μm)并于燥,煤粉由高压氮气送入气化炉喷激冷室和文氏管排出的黑水经减压后送入咀。来自空分的氧气经氧气预热器加热到一定温两级闪蒸罐去除黑水中的气体成分,闪蒸罐内的度后,与中压过热蒸汽混合并导人喷咀。送入炉黑水则送入沉降槽加入少量絮凝剂以加速灰水内的煤粉、氧气及蒸汽在高温加压条件下发生部中细渣的絮凝沉降。沉降槽下部沉降物经过滤机分氧化反应,气化炉顶部约1500℃的高温煤气滤出并压制成渣饼装车外送。沉降槽上部的灰水与经冷却后的煤气激冷至900℃左右进入废热与滤液一起送回激冷室作激冷水使用,为控制回锅炉,经回收热量后的煤气温度降至350℃进入水中的总盐含量,需将少量污水送界区外的全厂除尘和湿式洗涤系统,处理后的煤气含尘量小于污水处理系统。1mg/m3,温度为150℃的煤气送后工序。以上3种气化炉工艺流程均经历磨煤、气从洗涤塔排出的黑水在闪蒸槽进行减压闪化、粗合成气洗涤、排渣、黑水处理等工序,且在蒸,闪蒸液再进汽提塔汽提,经初级处理后的灰炉内发生反应的原料及反应形式均相同。水送至界区外的污水处理装置进一步处理。闪蒸气及汽提气送锅炉作燃料气在气化炉燃烧段产3工艺技术对比生的高温熔渣,流入气化炉下部激冷室进行激冷德士古气化工艺、Shel气化工艺与GsP气形成玻璃体流入锁斗后定期排放,排出的炉渣经化工艺其工艺技术各有优劣,各性能对比见表1表1德士古气化、She气化与GSP气化工艺技Table 1 The technics comparison of Texaco, Shell ar德士古气化工艺CSP气化工艺原料煤种烟煤、次烟煤、石油焦和煤液化褐煤、次燜煤、烟煤等煤种以及石褐煤、次烟煤烟煤、无烟煤到石油残渣,对原料适应性较广。油焦,也可使用2种煤滲合的混煤。焦均叮使用,也可以两种煤掺混使用煤浆通过中间槽低压煤浆泵煤粉用氮气输YH中国煤化工加压气(N2或CO斗入加压粉煤仓,再依靠重力送至加料送至气化炉。操作安全性高粉均匀送至气化炉CNMHG或CO从加料斗中全性有保证将十煤粉送到气化炉的组合喷嘴中。当代化工第37卷第6期续表1气化炉配置多系统配置,设备用系列采用单系统装置,不设备用系列采用单系统装置不设备用系列工艺烧嘴仅有一个装在气化炉顶部使用多个喷嘴,采用成双对称布置组合式喷嘴热量回收热利用率很高,但热回收效率低热利用率高,热回收效率高热利用率高热回收效率高粗煤气除灰湿法洗涤除灰干法和湿法洗涤除灰湿法洗涤除灰所有灰分全部转入激冷室排出的黑大部分在干法除尘中分离湿高温气体与液态渣一起离开气水中,温度高(-220℃)水量大、通常设洗涤排水含灰低,温度也不高,化室向下流动直接进入激冷室渣水分离置2-4级减压闪蒸回收热量,再经澄清大部分循环使用。少量排水经一级喷射的高压激冷水冷却,液态流在后累藏灰经真空过滤以滤饼形式排出。清、沉降后排放去生化处理,分离期的从排渣锁斗中排人渣池,并通出灰浆返回至煤系统。过捞渣机装车运出。Texaco气化炉为耐火砖结构,开车She气化炉为水冷壁结构开GSP气化炉为水冷壁结构,开开车灵活性时必须严格遵循升温曲线要求,以保证车时在建立解炉给水循环系统后车时建立起冷壁高压水循环系统耐火砖安全,—般开车需要10天左右,经开工喷明点火就能很快达到媒后,经预热后很达到媒气化的要费用高,时间长气化的要求温度,一般仅2-3h求温度,般1h后就可投入正常运就可投入正常运行。行炉膛衬里材料耐火砖水冷壁结构水冷壁结构4主要工艺指标对比艺指标对比见表2德士古气化、 Shell气化与GSP气化主要工表2德士古气化、Sh础气化与GSP气化主要工艺指标对比Table 2 The indicator comparison of Texaco, Shell and GSP德士古气化工艺She气化工艺C$P气化工艺原料煤的粒度40目90%~95%325目25%~35%90%<100目不同煤种有不同要求碳的转化率%气化炉温度/℃1400-16001350-1750气化炉压力/MPa有效气体成分/基H2:38%;CO:39%;CO2:21%H2:25%;C0:64%;CO21H2:31%;CO:55%;CO2:8%冷煤气效率%煤气含尘量/{mg"m3气化炉衬里使用寿命/年105结束语发展我国煤化工产业就必须做到在对国外先进近年来我国在煤气化方面取得了显著的进技术进行消化和吸收的同时加快新技术的研究步,但同发达国家相比还存在很大差距。目前,我和开发,拥有自己独立的知识产权,优化产业结国煤气化装置大都引自国外,在生产技术、装置构进一步提高经济效益。改造方面均很大程度的依赖国外技术。为了加快Comparison the Coal Gasification TechnologiesTexaco. Shell and GSPXIE Shu-sheng, ZOU Pei-liang, SHI Jin-yanCoal Chemical Branch of YanKuang Group Zou Cheng Shan Dong 273500, China)Abstract:The main three gasification technologies-Texaco, She中国煤化工 Ide reactionprinciples, process, techniques and process indexes. And the thredYHCNMH Gerent compa-ir different advantages and disadKey words: Coal gasification; Texaco: Shell; GSP